CN105647133A - 一种碳纤维改性pbt复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种碳纤维改性PBT复合材料及其制备方法,该碳纤维改性PBT复合材料是将PBT塑胶、抗氧化剂、润滑剂按质量百分比99%:0.1%-0.6%:0.2—0.5%混合均匀得到的PBT塑胶混合物与碳纤维丝束按质量百分比15%—25%:75%—85%共混并挤出造粒形成的碳纤维改性PBT复合材料。还公开了一种使用该碳纤维改性PBT复合材料在铝合金注塑上的用途。本发明能显著增强PBT塑胶的刚性和强度,经碳纤维改性的PBT复合材料在铝合金注塑应用中表现出优良的综合性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种碳纤维改性PBT复合材料及其制备方法。
背景技术
PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酯)是一种广泛应用于工业领域的热塑性工程塑料,有良好的化学稳定性、机械强度、电绝缘性和热稳定性。随着国内电子、电气和汽车行业的发展,PBT塑料的使用量日益增加。PBT能够用于制造电子产品框架、电器外壳和汽车零件等。但是由于PBT自身性能较差,且热形变温度低,为了满足一些特殊的要求,所以必须对PBT进行改性。
目前在手机上应用PBT都是经过玻璃纤维改性的,但是强度及刚性相对来说还不是很足,在铝合金纳米微孔注塑过程中,会因为刚性和强度不足而导致PBT与铝合金结合力降低的问题。
发明内容
本发明的主要目的在于针对现有PBT的刚性和强度不足而导致PBT与铝合金结合力降低的问题,提出一种碳纤维改性PBT复合材料及其制备方法,增强PBT塑胶的刚性和强度。进一步地,使用该碳纤维改性PBT复合材料在铝合金纳米微孔注塑应用中表现出优良的综合性能。
为实现上述目的,本发明采用以下技术方案:
一种碳纤维改性PBT复合材料,是将PBT塑胶、抗氧化剂、润滑剂按质量百分比99%:0.1%-0.6%:0.2—0.5%混合均匀得到的PBT塑胶混合物与碳纤维丝束按质量百分比15%—25%:75%—85%共混并挤出造粒形成的碳纤维改性PBT复合材料。
进一步地:
所述抗氧化剂为抗氧化剂245。
所述润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯。
所述碳纤维丝束与所述PBT塑胶混合物的质量百分比为25%:75%。
所述碳纤维丝束与所述PBT塑胶混合物的质量百分比为15%:85%。
所述碳纤维丝束与所述PBT塑胶混合物的质量百分比为5%:95%。
一种制备所述碳纤维改性PBT复合材料的制备方法,包括将PBT塑胶、抗氧化剂、润滑剂按质量百分比99%:0.1%-0.6%:0.2—0.5%混合均匀得到的PBT塑胶混合物与碳纤维丝束按质量百分比15%—25%:75%—85%共混并挤出造粒而形成碳纤维改性PBT复合材料。
进一步地:
所述的制备方法包括以下步骤:
a.碳纤维表面处理:将碳纤维丝束放入浓度为30%—50%硝酸溶液和25%—35%硝酸钠混合溶液中进行表面处理,然后取出碳纤维丝束,用清水清洗至中性,然后烘干;
b.碳纤维与PBT塑胶共混造粒:将PBT塑胶加热后将PBT塑胶与抗氧化剂、润滑剂混合均匀,然后将碳纤维丝束与混合均匀的PBT塑胶混合物加入挤出机中进行挤出造粒。
步骤a中,优选将碳纤维丝束放入硝酸和硝酸钠混合溶液中浸润30—50分钟。
步骤b中,优选将PBT塑胶放入烤箱以100度加热4—6个小时。
步骤c中,优选控制挤出机温度为210—240度,螺杆转数为200—400转数/分。
一种铝合金注塑方法,其中将所述的碳纤维改性PBT复合材料与表面具有纳米微孔的铝合金框架注塑成型为一体。
所述铝合金注塑方法包括:将所述碳纤维改性PBT复合材料加入注塑模具,以100—130度的温度预热2—3小时,然后将经阳极氧化的铝合金放入注塑模具中,注塑模具温度控制130—150度,调节射出压力100—150MP,注塑料筒温度控制在230—260度,5—10S后成型。
本发明的有益效果:
本发明提供的碳纤维改性PBT复合材料能够显著增强PBT塑胶的刚性和强度,使其力学性能、热变形温度和热稳定性均大幅提升。该碳纤维改性PBT复合材料在与铝合金注塑成型的用途中尤其表现出优异的综合性能,注塑后的塑胶与金属产品的结合强度有显著提升。
在具体实施例中,PBT塑胶混合物和碳纤维共混后挤出造粒,碳纤维在PBT树脂中均匀分散成型在一起,且排列方向是沿着熔体流动方向,有较高的取向度,这样能够提高PBT树脂的结晶度和结晶速率,使硬度和模量有大幅提高。
具体实施方式
以下对本发明的实施方式作详细说明。应该强调的是,下述说明仅仅是示例性的,而不是为了限制本发明的范围及其应用。
在一种实施例中,一种碳纤维改性PBT复合材料,是将PBT塑胶、抗氧化剂、润滑剂按质量百分比99%:0.1%-0.6%:0.2—0.5%混合均匀得到的PBT塑胶混合物与碳纤维丝束按质量百分比15%—25%:75%—85%共混并挤出造粒形成的碳纤维改性PBT复合材料。
在一种优选的实施例中,所述抗氧化剂为抗氧化剂245。
在一种优选的实施例中,所述润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯。
在一种优选的实施例中,所述碳纤维丝束与所述PBT塑胶混合物的质量百分比为25%:75%。
在一种优选的实施例中,所述碳纤维丝束与所述PBT塑胶混合物的质量百分比为15%:85%。
在一种优选的实施例中,所述碳纤维丝束与所述PBT塑胶混合物的质量百分比为5%:95%。
在一种实施例中,一种制备所述碳纤维改性PBT复合材料的制备方法,包括将PBT塑胶、抗氧化剂、润滑剂按质量百分比99%:0.1%-0.6%:0.2—0.5%混合均匀得到的PBT塑胶混合物与碳纤维丝束按质量百分比15%—25%:75%—85%共混并挤出造粒而形成碳纤维改性PBT复合材料。
在一种优选的实施例中,所述的制备方法包括以下步骤:
a.碳纤维表面处理:将碳纤维丝束放入浓度为30%—50%硝酸溶液和25%—35%硝酸钠混合溶液中进行表面处理,然后取出碳纤维丝束,用清水清洗至中性,然后烘干;
b.碳纤维与PBT塑胶共混造粒:将PBT塑胶加热后将PBT塑胶与抗氧化剂、润滑剂混合均匀,然后将碳纤维丝束与混合均匀的PBT塑胶混合物加入挤出机中进行挤出造粒。
在一种更优选的实施例中,步骤a中,优选将碳纤维丝束放入硝酸和硝酸钠混合溶液中浸润30—50分钟。
在一种更优选的实施例中,步骤b中,优选将PBT塑胶放入烤箱以100度加热4—6个小时。
在一种更优选的实施例中,步骤c中,优选控制挤出机温度为210—240度,螺杆转数为200—400转数/分。
在一种实施例中,一种铝合金注塑方法,其中将所述的碳纤维改性PBT复合材料与表面具有纳米微孔的铝合金框架注塑成型为一体。
在一种优选的实施例中,所述铝合金注塑方法包括:将所述碳纤维改性PBT复合材料加入注塑模具,以100—130度的温度预热2—3小时,然后将经阳极氧化的铝合金放入注塑模具中,注塑模具温度控制130—150度,调节射出压力100—150MP,注塑料筒温度控制在230—260度,5—10S后成型。
以下通过更具体的实施例进一步描述本发明及其优点。
实施例1
东丽碳纤维,30%—50%硝酸溶液,25%—35%硝酸钠溶液,普通注塑PBT塑胶粒,抗氧化剂245,季戊四醇硬脂酸酯,双螺杆挤出机,阳极氧化的6063铝合金样条,注塑机。
碳纤维表面处理:将碳纤维丝束放入30%—50%硝酸溶液和25%—35%硝酸钠混合溶液中,浸润30—50分钟,然后取出碳纤维丝束,用清水清洗至中性,放入烤箱100度烘干即可。
碳纤维与PBT塑胶共混:将PBT塑胶放入烤箱烘100度4—6个小时,然后将PBT塑胶、抗氧化剂245、季戊四醇硬脂酸酯按着质量比99%:0.1%-0.6%:0.2—0.5%混合均匀,然后将碳纤维丝束与混合均匀的PBT塑胶加入挤出机料斗中,调节振动计量加料装置按着碳纤维丝束和PBT塑胶15%—25%:75%—85%来控制,然后调节挤出机温度210—240度,螺杆转数200—400转数/分,然后挤出造粒即可得到改性PBT塑胶。经实验测试,其物性参数如下表1。
铝合金纳米微孔注塑:将改性PBT塑胶粒加入成型注塑机,100—130度预热2—3小时,然后将阳极氧化的铝合金放入模具中,模具温度控制130—150度,然后调节射出压力100—150MP,料筒温度控制在230—260度,开始注塑,5—10S即可拿出产品,即为铝合金纳米注塑PBT塑胶件。经实验测试,其性能如下表2。
实施例2
东丽碳纤维,30%—50%硝酸溶液,25%—35%硝酸钠溶液,普通注塑PBT塑胶粒,抗氧化剂245,季戊四醇硬脂酸酯,双螺杆挤出机,阳极氧化的7003铝合金样条,注塑机。
碳纤维表面处理:将碳纤维丝束放入30%—50%硝酸溶液和25%—35%硝酸钠混合溶液中,浸润30—50分钟,然后取出碳纤维丝束,用清水清洗至中性,放入烤箱100度烘干即可。
碳纤维与PBT塑胶共混:将PBT塑胶放入烤箱烘100度4—6个小时,然后将PBT塑胶、抗氧化剂245、季戊四醇硬脂酸酯按着质量比99%:0.1%-0.6%:0.2—0.5%混合均匀,然后将碳纤维丝束与混合均匀的PBT塑胶加入挤出机料斗中,调节振动计量加料装置按着碳纤维丝束和PBT塑胶25%:75%来控制,然后调节挤出机温度210—240度,螺杆转数200—400转数/分,然后挤出造粒即可得到改性PBT塑胶。经实验测试,其物性参数如下表1。
铝合金纳米微孔注塑:将改性PBT塑胶粒加入成型注塑机,100—130度预热2—3小时,然后将阳极氧化的铝合金放入模具中,模具温度控制130—150度,然后调节射出压力100—130MP,料筒温度控制在230—260度,开始注塑,5—8S即可拿出产品,即为铝合金纳米注塑PBT塑胶件。经实验测试,其性能如下表2。
实施例3
东丽碳纤维,30%—50%硝酸溶液,25%—35%硝酸钠溶液,普通注塑PBT塑胶粒,抗氧化剂245,季戊四醇硬脂酸酯,双螺杆挤出机,阳极氧化的7003铝合金样条,注塑机。
碳纤维表面处理:将碳纤维丝束放入30%—50%硝酸溶液和25%—35%硝酸钠混合溶液中,浸润30—50分钟,然后取出碳纤维丝束,用清水清洗至中性,放入烤箱100度烘干即可。
碳纤维与PBT塑胶共混:将PBT塑胶放入烤箱烘100度4—6个小时,然后将PBT塑胶、抗氧化剂245、季戊四醇硬脂酸酯按着质量比99%:0.1%-0.6%:0.2—0.5%混合均匀,然后将碳纤维丝束与混合均匀的PBT塑胶加入挤出机料斗中,调节振动计量加料装置按着碳纤维丝束和PBT塑胶15%:85%来控制,然后调节挤出机温度210—240度,螺杆转数200—400转数/分,然后挤出造粒即可得到改性PBT塑胶。经实验测试,其物性参数如下表1。
铝合金纳米微孔注塑:将改性PBT塑胶粒加入成型注塑机,100—130度预热2—3小时,然后将阳极氧化的铝合金放入模具中,模具温度控制130—150度,然后调节射出压力100—130MP,料筒温度控制在230—260度,开始注塑,5—8S即可拿出产品,即为铝合金纳米注塑PBT塑胶件。经实验测试,其性能如下表2。
实施例4
东丽碳纤维,30%—50%硝酸溶液,25%—35%硝酸钠溶液,普通注塑PBT塑胶粒,抗氧化剂245,季戊四醇硬脂酸酯,双螺杆挤出机,阳极氧化的7003铝合金样条,注塑机。
碳纤维表面处理:将碳纤维丝束放入30%—50%硝酸溶液和25%—35%硝酸钠混合溶液中,浸润30—50分钟,然后取出碳纤维丝束,用清水清洗至中性,放入烤箱100度烘干即可。
碳纤维与PBT塑胶共混:将PBT塑胶放入烤箱烘100度4—6个小时,然后将PBT塑胶、抗氧化剂245、季戊四醇硬脂酸酯按着质量比99%:0.1%-0.6%:0.2—0.5%混合均匀,然后将碳纤维丝束与混合均匀的PBT塑胶加入挤出机料斗中,调节振动计量加料装置按着碳纤维丝束和PBT塑胶5%:95%来控制,然后调节挤出机温度210—240度,螺杆转数200—400转数/分,然后挤出造粒即可得到改性PBT塑胶。经实验测试,其物性参数如下表1。
铝合金纳米微孔注塑:将改性PBT塑胶粒加入成型注塑机,100—130度预热2—3小时,然后将阳极氧化的铝合金放入模具中,模具温度控制130—150度,然后调节射出压力100—130MP,料筒温度控制在230—260度,开始注塑,5—8S即可拿出产品,即为铝合金纳米注塑PBT塑胶件。经实验测试,其性能如下表2。
表1不同比例碳纤维改性PBT塑胶物性比对表
表2不同比例碳纤维改性PBT塑胶结合强度比对表
以上内容是结合具体/优选的实施方式对本发明所作的进一步详细说明,不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,其还可以对这些已描述的实施方式做出若干替代或变型,而这些替代或变型方式都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种碳纤维改性PBT复合材料,其特征在于,是将PBT塑胶、抗氧化剂、润滑剂按质量百分比99%:0.1%-0.6%:0.2-0.5%混合均匀得到的PBT塑胶混合物与碳纤维丝束按质量百分比15%-25%:75%-85%共混并挤出造粒形成的碳纤维改性PBT复合材料。
2.如权利要求1所述的碳纤维改性PBT复合材料,其特征在于,所述抗氧化剂为抗氧化剂245,所述润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯。
3.如权利要求1所述的碳纤维改性PBT复合材料,其特征在于,所述碳纤维丝束与所述PBT塑胶混合物的质量百分比为25%:75%。
4.如权利要求1所述的碳纤维改性PBT复合材料,其特征在于,所述碳纤维丝束与所述PBT塑胶混合物的质量百分比为15%:85%。
5.如权利要求1所述的碳纤维改性PBT复合材料,其特征在于,所述碳纤维丝束与所述PBT塑胶混合物的质量百分比为5%:95%。
6.一种制备如权利要求1至5任一项所述的碳纤维改性PBT复合材料的制备方法,其特征在于,包括将PBT塑胶、抗氧化剂、润滑剂按质量百分比99%:0.1%-0.6%:0.2-0.5%混合均匀得到的PBT塑胶混合物与碳纤维丝束按质量百分比15%-25%:75%-85%共混并挤出造粒而形成碳纤维改性PBT复合材料。
7.如权利要求6所述的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
a.碳纤维表面处理:将碳纤维丝束放入浓度为30%-50%硝酸溶液和25%-35%硝酸钠混合溶液中进行表面处理,然后取出碳纤维丝束,用清水清洗至中性,然后烘干;
b.碳纤维与PBT塑胶共混造粒:将PBT塑胶加热后将PBT塑胶与抗氧化剂、润滑剂混合均匀,然后将碳纤维丝束与混合均匀的PBT塑胶混合物加入挤出机中进行挤出造粒。
8.如权利要求7所述的制备方法,其特征在于,步骤a中,优选将碳纤维丝束放入硝酸和硝酸钠混合溶液中浸润30-50分钟;步骤b中,优选将PBT塑胶放入烤箱以100度加热4-6个小时;步骤c中,优选控制挤出机温度为210-240度,螺杆转数为200-400转数/分。
9.一种铝合金注塑方法,其特征在于,将如权利要求1至5任一项所述的碳纤维改性PBT复合材料与表面具有纳米微孔的铝合金框架注塑成型为一体。
10.如权利要求9所述的铝合金注塑方法,其特征在于,包括:将所述碳纤维改性PBT复合材料加入注塑模具,以100-130度的温度预热2-3小时,然后将经阳极氧化的铝合金放入注塑模具中,注塑模具温度控制130-150度,调节射出压力100-150MP,注塑料筒温度控制在230-260度,5-10S后成型。
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- 2016-02-26 CN CN201610109781.7A patent/CN105647133A/zh active Pending
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